初中物理準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的思考與改進(jìn)

摘 要:物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，必須認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要意義，從而提高工作責(zé)任感，想方設(shè)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和創(chuàng)新，通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，提高實(shí)驗(yàn)效果，才能達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。

關(guān)鍵詞:初中物理 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 思考改進(jìn)

物理是一門(mén)以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)中的重要內(nèi)容。初中物理教學(xué)是學(xué)生進(jìn)入物理知識(shí)寶庫(kù)的入門(mén)和啟蒙，是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣，具有初步觀察事物、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的關(guān)鍵。

準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)員的職責(zé)，如何才能做到按教材規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，首先實(shí)驗(yàn)員要有高度的工作責(zé)任感，努力鉆研學(xué)習(xí)，提高專業(yè)技術(shù)水平，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)員對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)操作比較熟識(shí)、熟練的優(yōu)點(diǎn)，大力開(kāi)展實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，才能有效地輔助教師搞好物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。

一、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，方便操作

在演示“光是怎樣傳播的”的實(shí)驗(yàn)中，光在空氣中的傳播，要求在暗室里演示，但課室和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境都不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，通常教師都采用在空氣中噴灑空氣清新劑之類來(lái)作傳播介質(zhì)，但不夠穩(wěn)定和持久。改進(jìn)的方法是:如圖1，利用一種輕木質(zhì)的酒類包裝盒子，尺寸約27cm×13cm×11cm，在其正面中間處開(kāi)一個(gè)觀察窗口約12cm×6cm，用透明膠片粘貼，在盒子里面的一端裝一個(gè)掛鉤，用長(zhǎng)尾夾夾著一段蚊香，兩頭伸出約2cm，點(diǎn)燃后放在掛鉤處，在另一端的中間開(kāi)一個(gè)直徑與激光手電筒相近的照射孔，在上課前把蚊香點(diǎn)燃后合上蓋子，在課堂上，任何時(shí)間里都可以演示。

光的傳播演示盒的優(yōu)點(diǎn)是:1.盒子里的空氣足可以燃燒蚊香;2.因?yàn)楹凶颖容^密封，煙霧保留持久。(注:在第一屆廣州市初中物理自制教具、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)比賽中榮獲廣州市三等獎(jiǎng))

在研究“通電螺線管的極性和電流方向之間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用安培定則判斷通電螺線管的極性和電流方向的關(guān)系時(shí)，有不少學(xué)生面對(duì)課本的平面圖比較難把握電流的方向，因?yàn)槁菥€管的纏繞方式和電流方向的變化組合，不能正確按照“讓四指指向螺線管中電流的方向”的要求擺出手形，遇到了學(xué)習(xí)障礙，改進(jìn)的方法是:制作一個(gè)螺線管立體模型，如圖2，利用廢棄了的數(shù)碼速印機(jī)版紙筒，在上面粘貼一塊與紙筒一樣長(zhǎng)，寬15mm，厚度0.3mm鍍鋅板，用一根綠色的電線纏繞在紙筒上成螺線管狀，在紙筒的兩端約在3cm處做一個(gè)扣子，用螺絲把電線固定，電線的兩端伸出固定處約20cm，再在電線伸出10cm處，用0.3mm厚的鍍鋅板取約2cm長(zhǎng)包裹在電線上，用紅色的膠片做2個(gè)箭頭和2塊寫(xiě)上S、N磁極，再用小磁鐵粘貼在膠片背面，將箭頭吸在電線伸出處的鍍鋅板上，表示電流的方向，磁極吸在紙筒兩端的鍍鋅板上，表示螺線管兩端磁場(chǎng)的極性。學(xué)生通過(guò)用右手握螺線管立體模型，讓四指指向螺線管中電流的方向，判斷螺線管的N極就很容易掌握。

螺線管立體模型優(yōu)點(diǎn)是:1.撥動(dòng)箭頭可隨意改變電流方向;2.可以隨意改變磁極來(lái)判斷電流的方向;3.學(xué)生通過(guò)課間反復(fù)練習(xí)，很快掌握了要領(lǐng)。

二、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，激發(fā)興趣

在演示“磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用”的實(shí)驗(yàn)中，按課本圖9.6-2所示，把線圈放在磁場(chǎng)里，接通電源，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，會(huì)受到異性磁極相吸而貼緊磁鐵，效果不太理想，改進(jìn)方法是:如圖3，用透明膠片制作一個(gè)線框，在框子底部中間插入一根外徑3mm，長(zhǎng)度比框邊長(zhǎng)3mm金屬管子，固定在框子里，作為線框的定位孔，在線框的凹槽里繞線圈，在蹄形磁鐵里面的底部用一小塊木板做一個(gè)平面，用粘膠固定，再用一根直徑2.5mm圓形金屬桿垂直插入平面的中心處固定，作為線框的定位軸，把線框插入定位軸上，接通電源，線框在定位軸上扭轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)，不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，線框不會(huì)被磁體吸引向一邊。

改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)點(diǎn)是:當(dāng)線框轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)，不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，用手撥動(dòng)線框可以感受到線框的兩邊受力大小相等，但受力方向相反。(注:在第一屆廣州市初中物理自制教具、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)比賽中榮獲廣州市三等獎(jiǎng))

學(xué)生通過(guò)“通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力”和“通電線圈在磁場(chǎng)中扭轉(zhuǎn)”的實(shí)驗(yàn)，了解電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單工作原理，認(rèn)識(shí)了電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造，但對(duì)換向器的構(gòu)造和作用，據(jù)教師反映學(xué)生很難明白，而實(shí)驗(yàn)室只有小型電動(dòng)機(jī)模型，不容易觀察和理解，因此，在原有“通電線圈在磁場(chǎng)中扭轉(zhuǎn)”的裝置上，通過(guò)加上換向器、電刷等構(gòu)件，組成一臺(tái)磁懸浮電動(dòng)機(jī)。具體方法是:如圖4，用U085蹄形磁鐵做電動(dòng)機(jī)定子，在蹄形磁鐵里面放圖4的底部用木板做一個(gè)平面，平面與蹄形磁鐵垂直固定，在平面的中心處鉆一個(gè)孔，直徑5.1mm，作為轉(zhuǎn)子的軸孔;用木板10cm×7cm×1cm做一個(gè)底座，固定蹄形磁鐵;在蹄形磁鐵的開(kāi)口處用木板做一個(gè)定位活動(dòng)連接，再用木板9cm×9cm×1.2cm對(duì)稱固定在連接板上，作為操作平臺(tái)，在木板中心處開(kāi)孔鉆穿，直徑18mm，再在木板一邊兩個(gè)角位置鉆直徑5mm孔，截兩根長(zhǎng)度10cm，直徑5mm銅棒，一頭板牙，插入木板上用螺母緊固，套進(jìn)電刷作為接線柱;利用舊揚(yáng)聲器的磁鐵，直徑約5cm，可根據(jù)磁懸浮高度來(lái)定，直徑大用2塊，較小的用3塊，直徑大小一樣，在2塊磁鐵的內(nèi)孔用膠板填充固定，厚度與磁體相同;在一塊磁體的膠板上找出圓心鉆孔，直徑16.1mm，粘貼在平臺(tái)上，要求上下圓心一定要垂直;在另一塊磁體的膠板上找出圓心鉆孔，直徑4mm，板5mm螺紋，再在中心孔兩邊鉆直徑2.5mm的孔，用來(lái)引線到換向器;截一段45mm長(zhǎng)，直徑30mm木質(zhì)的圓柱體，鉆中心孔，直徑5.1mm，要求內(nèi)外圓要保持同心，在旁邊鉆直徑2.5mm孔，用來(lái)引線到另一端，用0.5mm厚銅片剪兩塊T形狀，用來(lái)包裹在圓柱體上，用粘膠貼緊，兩個(gè)圓環(huán)接口用錫焊接，圓柱體形成了上下各一個(gè)圓環(huán)，中間兩個(gè)半環(huán)的換向器;截20cm長(zhǎng)，直徑5mm銅棒，一頭板牙約7cm長(zhǎng)，作為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，再截一段20mm長(zhǎng)，直徑16mm銅質(zhì)圓柱體，鉆直徑5mm中心孔，要求內(nèi)外圓要保持同心，在中心孔兩邊各鉆直徑2.5mm孔作引線孔，再在外圓中間做一個(gè)直徑3mm定位螺絲，要將螺絲頭沉入圓柱體，作為軸套，套在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，調(diào)整好位置擰緊定位螺絲;將已做好的線框上下垂直鉆直徑5mm中心孔，套入轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，調(diào)整好位置用粘膠固定，作為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，在線框凹槽上繞線，引出線改用多股細(xì)的膠皮線，將一對(duì)引線穿過(guò)軸套，將另一塊磁體擰入有螺紋的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，注意檢查上下磁體的極性要相對(duì)，將兩條引線穿過(guò)磁體膠板的兩個(gè)孔，再將其中一條引線穿過(guò)換向器，先把一個(gè)螺母擰至磁體上面，再將換向器套入轉(zhuǎn)動(dòng)軸，上下引線用錫焊接在換向器上，然后用螺母擰緊固定，組裝完成后注意檢查各個(gè)位置是否正確，按壓一下轉(zhuǎn)子，看看磁懸浮是否適當(dāng)，調(diào)整電刷松緊度，用手轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)動(dòng)是否輕松，檢查好后，接通電源，電動(dòng)機(jī)就可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)。

磁懸浮直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:1.利用同名磁極的相互作用，把整個(gè)轉(zhuǎn)子承托起來(lái)，減小摩擦力，降低了機(jī)械能耗，所以用兩節(jié)干電池就可以轉(zhuǎn)動(dòng)了;2.用兩個(gè)圓環(huán)可以完成課本P81頁(yè)，圖9.6-5的三個(gè)演示實(shí)驗(yàn);3.因?yàn)榇艖腋‰妱?dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與前面的實(shí)驗(yàn)比較緊湊，能直觀地觀察到在兩個(gè)圓環(huán)的狀態(tài)下，通電線圈在磁場(chǎng)中扭轉(zhuǎn);在換向器的作用下，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置時(shí)，能自動(dòng)改變線圈中的電流方向，從而使線圈的受力方向一致，使電動(dòng)機(jī)飛快旋轉(zhuǎn)，學(xué)生容易理解，有良好的演示效果。(注:在第一屆廣州市初中物理自制教具比賽、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)比賽中榮獲廣州市一等獎(jiǎng))

總之，在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)工作中，要發(fā)揮實(shí)驗(yàn)員自身的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，才能提高實(shí)驗(yàn)效果，開(kāi)齊、開(kāi)足、開(kāi)好實(shí)驗(yàn)課，才能滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，有效地輔助教師搞好實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

作者單位:廣州市第五中學(xué)